重大孙宽、中科院重庆院陆仕荣《Adv. Sci.》：可挥发固体添加剂辅助连续沉积法制备效率18.42%有机太阳能电池

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近年来，有机太阳能电池因其质量轻、成本低、柔性、半透明等特点而备受关注。随着非富勒烯Y6的出现，目前有机太阳能电池的光电转换效率（PCE）已经突破18%。其中活性层形貌调控对电池性能至关重要。常见的形貌调控手段主要包括：热退火、溶剂退火、添加剂（固体、液体）等。为了实现理想的垂直相分布，连续沉积法被应用于电池活性层制备。在有机太阳能电池中，连续沉积法联合固体添加剂进行活性层形貌调控鲜有报道，且非富勒烯受体的结晶性有效调节有待进一步研究。 重庆大学孙宽课题组联合中科院绿色智能技术研究院陆仕荣课题组在《Advanced Science》期刊上发表了题为“Volatile solid additive-assisted sequential deposition enables 18.42% efficiency in organic solar cells”的文章。本文中，我们选取聚合物D18-Cl为给体，非富勒烯N3为受体，DIB为固体添加剂。通过可挥发固体添加剂辅助连续沉积法对有机太阳能电池活性层形貌进行调控。经过AFM、TEM、变角度GIWAXS测试分析表明：该方法能有效调节活性层的相分离及分子结晶性。优化后的电池载流子注入效率得到提升，载流子传输更快、更平衡，且载流子复合也得到有效抑制。最终，电池的短路电流密度（J_sc）和填充因子（FF）得到提升，相应电池的PCE也得到明显提升。基于该方法制备电池（D18-Cl/N3（DIB））的PCE可达18.42%，该效率是目前基于连续沉积法制备二元电池最高效率之一。
 
图1（a）所用材料分子结构式；（b）连续沉积法制备电池的示意图；（c）三种电池的最优J-V曲线；（d）目前已报道的连续沉积法制备的高性能二元电池；（e）三种电池的EQE曲线。
 
图2三种电池（a）J_ph随V_eff的变比；（b）J_sc随光强的变化；（c）TPC曲线；（d）TPV曲线；
 
图3三种电池共混膜(a)-(c) AFM高度图；(d)-(f) AFM相图；(g)-(i) TEM图。
 
图4（a）三种电池共混膜的变角度GIWAXS图（0.8°, 0.12°, 0.16°）；相应（b）D18-Cl和（c）N3的CCL₀₁₀值。

作者简介

“重庆大学柔性可再生能源材料与器件课题组”网站：
https://www.x-mol.com/groups/LaFREMD
原文链接：Volatile solid additive-assisted sequential deposition enables 18.42% efficiency in organic solar cellshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105347

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